信息化施工文件綜述

1、主要工作：在監(jiān)控測(cè)量之后獲得資料，通過(guò)資料建立巖土物理模型用來(lái)反算去力學(xué)參數(shù)，再正算出會(huì)發(fā)生的變形，受力來(lái)對(duì)施工和設(shè)計(jì)進(jìn)行調(diào)整。要做的主要工作就是建立某一危害的物理模型用來(lái)反算力學(xué)參數(shù)。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)是進(jìn)行隧道信息化施工，動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)和動(dòng)態(tài)管理的重要手段。常用的地質(zhì)預(yù)報(bào)方法分為兩大類：地質(zhì)分析法和地球物理法。綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法，就是在由地質(zhì)分析進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分的基礎(chǔ)上，在不同等級(jí)的地段，結(jié)合地質(zhì)情況，運(yùn)用隧道綜合超前地質(zhì)預(yù)報(bào)“三結(jié)

2、合”原則(洞內(nèi)勘察與洞外勘察相結(jié)合，地質(zhì)分析與物探分析相結(jié)合，長(zhǎng)距離預(yù)報(bào)與短距離預(yù)報(bào)相結(jié)合，多種方法相互配合)，合理的采用不同的物探手段對(duì)工作面前方的地質(zhì)情況進(jìn)行預(yù)報(bào)的方法。信息反饋方法可以歸納為兩大類：理論反饋法和經(jīng)驗(yàn)反饋法。根據(jù)對(duì)隧道現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)數(shù)據(jù)的分析，預(yù)測(cè)出最終位移。并由此反分析物理力學(xué)參數(shù)。將物理力學(xué)參數(shù)帶入有限元模型進(jìn)行正分析，以預(yù)測(cè)未開(kāi)挖斷面的施工信息這就是信息化反饋過(guò)程?；疑到y(tǒng)理論：是一種研究少數(shù)據(jù)、貧信息不確定性問(wèn)題的

3、新方法?；疑到y(tǒng)理論以“部分信息已知，部分信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統(tǒng)為研究對(duì)象，主要通過(guò)對(duì)“部分”已知信息的生成、開(kāi)發(fā)，提取有價(jià)值的信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行行為、演化規(guī)律的正確描述和有效監(jiān)控。地下工程和隧道工程就是一個(gè)灰色系統(tǒng)，由于物理力學(xué)參數(shù)，應(yīng)力分布無(wú)法準(zhǔn)確確定。短期預(yù)測(cè)模型所含的信息量不能過(guò)多，不然影響精度。和短期預(yù)測(cè)一樣長(zhǎng)期預(yù)測(cè)模型也不宜含過(guò)多的信息量。原始信息數(shù)據(jù)量對(duì)模型精度有影響，并非采用的數(shù)據(jù)越多模型就越精

4、確，應(yīng)該采用合理的數(shù)據(jù)量和數(shù)據(jù)信息。位移反分析法可以直接利用實(shí)地測(cè)量的位移值，根據(jù)選擇的力學(xué)模型，求出巖體性質(zhì)參數(shù)及原始地應(yīng)力?，F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的獲得通常有三種途徑：地質(zhì)勘探資料、監(jiān)控量測(cè)資料和超前地質(zhì)預(yù)報(bào)資料。將由反演分析得到的圍巖力學(xué)參數(shù)，用于有限元正分析計(jì)算，評(píng)價(jià)隧道圍巖的穩(wěn)定性，這實(shí)質(zhì)上就是分析洞室圍巖在工作過(guò)程中的應(yīng)力和變形。對(duì)埋深大、圍巖完好的隧道，研究重點(diǎn)放在對(duì)囤巖承載能力的研究上，以圍巖實(shí)際的應(yīng)力水平來(lái)作為圍巖穩(wěn)定的判據(jù)；對(duì)埋深

5、淺、圍巖較破碎的隧道，研究重點(diǎn)應(yīng)放在對(duì)圍巖能允許多大位移的研究上，以圍巖實(shí)際的位移多少來(lái)作為圍巖穩(wěn)定的判據(jù)。目前常用的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法較多，主要有：地面地質(zhì)調(diào)查、掌子面地質(zhì)調(diào)查法、斷層參數(shù)法、超前水平鉆孔法、超前導(dǎo)坑法、地質(zhì)雷達(dá)(GPR)、TSP地震波反射法、瞬變電磁法(TEM)等。掌子面地質(zhì)調(diào)查主要根據(jù)隧道洞內(nèi)外地質(zhì)調(diào)查結(jié)果和隧道施工期掌子面地質(zhì)條件調(diào)查結(jié)果，如巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及發(fā)育情況、巖體破碎程度、巖石變質(zhì)程度等的變化特征，通過(guò)地質(zhì)

6、作圖及構(gòu)造相關(guān)性分析，由地面構(gòu)造產(chǎn)狀推測(cè)其在地下隧道穿越深度位置的出露位置(相關(guān)關(guān)系法)，由掌子面巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀及發(fā)育情況、巖體破碎程度、巖石的變質(zhì)程度等變化特征推測(cè)掌子面前方可能出現(xiàn)的構(gòu)造及其性質(zhì)(趨勢(shì)外推法)。它有可靠的理論基礎(chǔ)，適用性強(qiáng)，成本低，但預(yù)報(bào)的范圍有限，特別是在地層巖性變化極為復(fù)雜(如強(qiáng)烈褶皺地層)的隧道中預(yù)報(bào)的難度很大。斷層參數(shù)法的理論基礎(chǔ)是前蘇聯(lián)著名地質(zhì)學(xué)家格爾比爾的斷層影響帶理論，是由劉志剛結(jié)合地質(zhì)力學(xué)理論總結(jié)出來(lái)

7、的一套超前預(yù)報(bào)隧洞隧道斷層的預(yù)報(bào)方法。該方法是在確定了斷層破碎帶的厚度(寬度)與兩個(gè)異常帶展布厚度(寬度)關(guān)系的經(jīng)驗(yàn)公式以后，應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)公式預(yù)報(bào)掌子面前方隱伏斷層的位置和破碎帶厚度(寬度)，并且通過(guò)斷層產(chǎn)狀與隧道走向和隧道斷面的高寬來(lái)預(yù)測(cè)其影響隧洞的長(zhǎng)度。這種方法在長(zhǎng)梁山隧道和新倮隧道的應(yīng)用中取得了良好的效果。超前水平鉆孔法是在隧道掌子面進(jìn)行超前水平鉆探，通過(guò)鉆進(jìn)速度測(cè)試、巖芯采取率統(tǒng)計(jì)、鉆孔巖芯鑒定等手段來(lái)確定掌子面前方地層的展布、地層

8、巖石的軟硬程度、巖體完整性及可能存在的斷層、孔洞的分布位置。該方法屬于直接探測(cè)法，得到的結(jié)果直觀可靠，可以作為其它間接預(yù)測(cè)方法的驗(yàn)證。不足之處在于速度慢，影響施工，遇到水體或瓦斯突出等災(zāi)害時(shí)會(huì)造成危害，而且其探測(cè)結(jié)果只是一孔之見(jiàn)，難以形成面的概念。超前導(dǎo)坑可以增加工作面，加快施工速度，還可以起到排水、減壓放水、改善通風(fēng)條件和探明地質(zhì)構(gòu)造的作用。在大秦線上12座15km以上的隧道有9座采用了平行導(dǎo)坑。在地質(zhì)條件復(fù)雜的長(zhǎng)大隧道中，平行導(dǎo)坑所

9、起的作用是明顯的。正洞超前導(dǎo)坑用來(lái)預(yù)報(bào)地質(zhì)條件比平行導(dǎo)坑更好，但目前國(guó)內(nèi)采用并不多。國(guó)外在這方面要做得好一些，在特殊地段為了探明地質(zhì)情況往往不惜花費(fèi)高昂代價(jià)。如德國(guó)歐倫堡隧道長(zhǎng)3303m，為了弄清地質(zhì)開(kāi)挖了259m深的豎井和1647m長(zhǎng)的導(dǎo)坑；浮可林隧道長(zhǎng)6019m，為了查明膨脹土的分布情況，幾乎全隧道挖通勘探導(dǎo)坑。這種方法的缺點(diǎn)是成本太高，在地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜地區(qū)準(zhǔn)確度不高。地質(zhì)雷達(dá)是短距離超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方法。它分辨高、無(wú)損傷、探測(cè)和數(shù)據(jù)處理